并联式混合动力汽车转矩分配策略研究

【摘要】：近些年来,混合动力汽车因其出色的燃油经济性以及可以与传统燃油汽车相媲美的动力性得到了广泛研究。混合动力汽车驱动系统包含发动机驱动系统和电动机驱动系统,因此需要制定一种转矩分配策略对发动机转矩与电动机转矩进行合理分配。文中基于一种转矩耦合的并联式混合动力汽车驱动系结构,建立了一种受约束的发动机启/停转矩分配策略。该转矩分配策略在发动机万有特性曲线上制定一条发动机转矩曲线下限,发动机工作时始终被约束在最大转矩曲线与转矩曲线下限之间的经济性区域。其不仅能够保证发动机的高效率运转,同时又避免了过多发动机功率经过多能量形式转化而造成的能量损失。利用Matlab/simulink建立发动机、电动机、蓄电池等驱动系关键部件模型以及汽车动力学模型,并将其搭建为整车后向仿真模型对所制定的转矩分配策略进行仿真验证。仿真工况采用由市区工况与市郊工况组成的NEDC工况。同时,为研究不同发动机转矩下限对混合动力汽车实际运行所产生的影响,在0至1.0之间均匀地选取了0.3、0.5、0.7三种转矩曲线下限系数λ分别进行仿真。仿真结果显示,三种不同λ值下,发动机运行点都能按预期要求分布在最大转矩曲线与转矩曲线下限之间的经济性区域,并且大部分时间内汽车主要运行于充电模式。当λ等于0.7与0.5时,发动机主要在转矩曲线下线上为蓄电池充电并且整个行驶期间汽车没有出现纯发动机驱动模式。由于0.7偏高,发动机在最大转矩曲线上为蓄电池充电的时间要小于0.5时。λ等于0.3时,发动机只在最大转矩曲线上为蓄电池充电并且在市郊工况中出现了纯发动机驱动模式。最后经过5×NEDC循环仿真得知,λ等于0.5时的燃油经济性最好,百公里油耗仅为4.34L。较同类型传统燃油汽车,燃油经济性得到大幅度提升。 【关键词】：混合动力汽车 转矩耦合 并联式 转矩分配 燃油经济性 转矩曲线下限系数
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 引言8-9
• 1.2 新能源汽车概况9-12
• 1.2.1 纯电动汽车9-10
• 1.2.2 燃料电池汽车10-11
• 1.2.3 混合动力汽车11-12
• 1.3 混合动力汽车转矩分配策略研究现状12-14
• 1.3.1 静态规则逻辑控制策略12-13
• 1.3.2 模糊规则逻辑控制策略13
• 1.3.3 实时最优控制策略13-14
• 1.3.4 全局最优控制策略14
• 1.4 论文的主要研究内容14-16
• 第2章 基于转矩耦合的并联式驱动系结构16-25
• 2.1 混合动力汽车驱动系结构简介16-18
• 2.1.1 串联式驱动系结构16-17
• 2.1.2 并联式驱动系结构17
• 2.1.3 混联式驱动系结构17
• 2.1.4 复合式驱动系结构17-18
• 2.2 基于转矩耦合的并联式驱动系结构18-22
• 2.3 混合动力汽车整车参数22-23
• 2.4 本章小结23-25
• 第3章 受约束的发动机启/停转矩分配策略25-39
• 3.1 转矩分配策略的提出目的25
• 3.2 蓄电池荷电状态最大化转矩分配策略25-27
• 3.3 发动机启/停转矩分配策略27-30
• 3.4 受约束的发动机启/停转矩分配策略30-38
• 3.4.1 驱动工况转矩分配策略31-35
• 3.4.2 制动工况转矩分配策略35-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第4章 混合动力汽车驱动系统建模39-52
• 4.1 混合动力汽车建模方法39-40
• 4.1.1 汽车前向建模39-40
• 4.1.2 汽车后向建模40
• 4.2 汽车动力学模型40-42
• 4.2.1 汽车驱动工况动力学模型40-41
• 4.2.2 汽车制动工况动力学模型41-42
• 4.3 驱动系统关键部件建模42-51
• 4.3.1 发动机模型42-45
• 4.3.2 电动机模型45-47
• 4.3.3 蓄电池模型47-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第5章 整车仿真结果及过程分析52-66
• 5.1 整车仿真模型52-53
• 5.2 仿真结果及过程分析53-64
• 5.2.1 发动机转矩变化分析53-56
• 5.2.2 发动机功率变化分析56-57
• 5.2.3 电动机转矩变化分析57-58
• 5.2.4 电动机功率变化分析58-59
• 5.2.5 发动机运行点分布情况59-61
• 5.2.6 蓄电池电流变化分析61-62
• 5.2.7 蓄电池荷电状态变化分析62-63
• 5.2.8 燃油消耗分析63-64
• 5.3 汽车运行模式总结64-65
• 5.4 本章小结65-66
• 第6章 全文总结与研究展望66-68
• 6.1 全文总结66-67
• 6.2 研究展望67-68
• 参考文献68-74
• 致谢74-75
• 攻读硕士学位期间的研究成果75

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